JP2021035195A - Power converter - Google Patents

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Abstract

To provide a power converter that is able to securely correct a zero point of an electrical current sensor, compared to a conventional power converter.SOLUTION: A power converter disclosed in the present description comprises a boosting circuit, a power conversion circuit, an electrical current sensor, and a control unit. The boosting circuit has a first switching element that boosts a voltage of a power source. The power conversion circuit has a second switching element that converts output of the boosting circuit into drive power for a travel motor. The electric sensor measures an electrical current flowing between the power source and the travel motor. The control unit controls the first switching element and the second switching element. The control unit turns off both the first switching element and the second switching element and, based on the measurement values of the electrical current sensor at the time, corrects a zero point of the electrical current sensor. This power converter acquires a measurement value for the zero-point correction after bringing about a state in which an electrical current flowing through the power converter is securely made to be zero by turning off the switching element for boosting and the switching element for power conversion.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本明細書が開示する技術は、電力変換器に関する。 The techniques disclosed herein relate to power converters.

例えば電気自動車には、電源の出力を走行用モータの駆動力に変換する電力変換器が搭載される。この電力変換器は、電源の出力電圧を昇圧するスイッチング素子を備えている昇圧回路と、昇圧した電力を走行用モータの駆動力に変換するスイッチング素子を備えている電力変換回路と、を備えている。このような電力変換器には、流れる電流を検知する電流センサが設けられており、電力変換器の制御器は電流センサの検知した電流値によってスイッチング素子を制御する。 For example, an electric vehicle is equipped with a power converter that converts the output of a power source into the driving force of a traveling motor. This power converter includes a booster circuit including a switching element that boosts the output voltage of the power supply, and a power conversion circuit including a switching element that converts the boosted power into the driving force of a traveling motor. There is. Such a power converter is provided with a current sensor that detects the flowing current, and the controller of the power converter controls the switching element by the current value detected by the current sensor.

電力変換器を流れる電流を検知する電流センサに誤差が生じると、電力変換器の出力を正確に制御できない。電流センサに誤差を生じると、実際には電流が流れていないにも関わらず、電流センサの出力がゼロ以外を示す場合がある。この現象は、ゼロ点(原点)のずれとして知られている。 If an error occurs in the current sensor that detects the current flowing through the power converter, the output of the power converter cannot be controlled accurately. If an error occurs in the current sensor, the output of the current sensor may indicate a value other than zero even though no current is actually flowing. This phenomenon is known as the deviation of the zero point (origin).

ゼロ点のずれを補正する技術が例えば特許文献1に開示されている。特許文献1は、2個のスイッチング素子の直列接続を含む電圧変換回路と、電圧変換回路に接続されている電力変換回路を備えている。直列接続の低電位側のスイッチング素子(下スイッチング素子)は、電源の電圧を昇圧してインバータへ供給する昇圧動作に関与する。高電位側のスイッチング素子(上スイッチング素子)は、モータが発電した電力(回生電力)を降圧して電源へ供給する降圧動作に関与する。なお、電源からモータへ電流が流れる状態は力行と呼ばれる。特許文献1の電力変換器では、上スイッチング素子と下スイッチング素子をともにオフに保持し、力行と回生が切り替わるタイミングで電流センサの計測値を取得する。力行と回生が切り替わるタイミングで電流の流れる向きが逆転する。電流の流れる向きが逆転するタイミングでは、電力変換器に電流が流れなくなる。特許文献1の電力変換器は、そのタイミングにおける計測値をゼロ点のオフセットとして取得する。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for correcting a deviation of a zero point. Patent Document 1 includes a voltage conversion circuit including a series connection of two switching elements, and a power conversion circuit connected to the voltage conversion circuit. The switching element on the low potential side (lower switching element) connected in series is involved in the boosting operation of boosting the voltage of the power supply and supplying it to the inverter. The switching element on the high potential side (upper switching element) is involved in the step-down operation of stepping down the power generated by the motor (regenerative power) and supplying it to the power source. The state in which a current flows from the power supply to the motor is called power running. In the power converter of Patent Document 1, both the upper switching element and the lower switching element are kept off, and the measured value of the current sensor is acquired at the timing when power running and regeneration are switched. The direction of current flow reverses at the timing of switching between power running and regeneration. At the timing when the direction of current flow is reversed, no current flows through the power converter. The power converter of Patent Document 1 acquires the measured value at that timing as an offset of the zero point.

特開2013−110932号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-110932

特許文献1の技術は、力行から回生に切り替わる際の電流が流れなくなるタイミングにおける電流センサの計測値に基づいてゼロ点のずれを補正する。しかしながら、特許文献1の技術では、電流センサの計測値の取得タイミングがわずかでもずれると、ゼロ点のずれの補正の精度が下がってしまう。本明細書は、電流センサのゼロ点を従来よりも正確に補正することのできる電力変換器を提供する。 The technique of Patent Document 1 corrects the deviation of the zero point based on the measured value of the current sensor at the timing when the current stops flowing when switching from power running to regeneration. However, in the technique of Patent Document 1, if the acquisition timing of the measured value of the current sensor deviates even slightly, the accuracy of correcting the deviation of the zero point decreases. The present specification provides a power converter capable of correcting the zero point of a current sensor more accurately than before.

本明細書が開示する電力変換器は、昇圧回路と、電力変換回路と、電流センサと、制御器を備えている。昇圧回路は、電源の電圧を昇圧する第1スイッチング素子を有している。電力変換回路は、昇圧回路の出力を走行用モータの駆動電力に変換する第2スイッチング素子を有している。電流センサは、電源と走行用モータの間を流れる電流を計測する。制御器は、電流センサの計測値に基づいて、第1スイッチング素子および第2スイッチング素子を制御する。制御器は、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子をともにオフするとともにそのときの電流センサの計測値に基づいて電流センサのゼロ点を補正する。すなわち、本明細書が開示する電力変換器は、昇圧用の第1スイッチング素子と電力変換用の第2スイッチング素子をともにオフにして電力変換器に流れる電流が確実にゼロになる状態を作り出してからゼロ点補正用の計測値を取得する。従ってゼロ点を正確に補正することができる。 The power converter disclosed in the present specification includes a booster circuit, a power conversion circuit, a current sensor, and a controller. The booster circuit has a first switching element that boosts the voltage of the power supply. The power conversion circuit has a second switching element that converts the output of the booster circuit into the drive power of the traveling motor. The current sensor measures the current flowing between the power supply and the traction motor. The controller controls the first switching element and the second switching element based on the measured value of the current sensor. The controller turns off both the first switching element and the second switching element, and corrects the zero point of the current sensor based on the measured value of the current sensor at that time. That is, the power converter disclosed in the present specification creates a state in which both the first switching element for boosting and the second switching element for power conversion are turned off so that the current flowing through the power converter is surely zero. Obtain the measured value for zero point correction from. Therefore, the zero point can be corrected accurately.

昇圧回路は、電源に接続される入力端子と第1スイッチング素子の間に接続されているリアクトルを備えている場合がある。一方、電流センサには、計測対象の電流に起因して生じる磁束から、ホール効果を利用して電流の計測値を得るホール素子方式が採用されることが多い。そのような場合、リアクトルに僅かでも電流が流れていると、リアクトルが発する磁場により電流センサの計測値がさらに誤差を含むことになる。本明細書が開示する技術は、リアクトルに実際に流れる電流がゼロになる状態を作り出すので、リアクトルの磁場の影響を受けない。 The booster circuit may include a reactor connected between an input terminal connected to a power supply and a first switching element. On the other hand, the Hall element method is often adopted for the current sensor to obtain the measured value of the current by utilizing the Hall effect from the magnetic flux generated due to the current to be measured. In such a case, if even a small amount of current is flowing through the reactor, the measured value of the current sensor will further include an error due to the magnetic field generated by the reactor. The techniques disclosed herein are unaffected by the magnetic field of the reactor because they create a state in which the current actually flowing through the reactor is zero.

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details of the techniques disclosed herein and further improvements will be described in the "Modes for Carrying Out the Invention" below.

実施例の電力変換器を搭載する電気自動車の回路図である。It is a circuit diagram of the electric vehicle equipped with the power converter of an embodiment. 実施例の電力変換器の側面図である。It is a side view of the power converter of an Example. 図2のIII−III線でカットした電力変換器の断面図である。It is sectional drawing of the power converter cut by the line III-III of FIG. 実施例の電力変換器が備える制御器が実行する処理フロー図である。It is a processing flow diagram which a controller included in the power converter of an Example executes.

図面を参照して実施例の電力変換器について説明する。図1を参照して、実施例の電力変換器1が備える回路について説明する。電力変換器1は、電気自動車100に搭載されている。図1に示すように、電力変換器1は、電気自動車100の電源であるバッテリ2と、電気自動車100の車輪を駆動するモータ8と、に接続されている。電力変換器1は、バッテリ2の直流電圧をモータ8の駆動電力に変換する。モータ8は三相交流モータである。電力変換器1は、バッテリ2の直流電圧を昇圧し、昇圧された電力を三相交流に変換する。 The power converter of the embodiment will be described with reference to the drawings. The circuit included in the power converter 1 of the embodiment will be described with reference to FIG. The power converter 1 is mounted on the electric vehicle 100. As shown in FIG. 1, the power converter 1 is connected to a battery 2 which is a power source of the electric vehicle 100 and a motor 8 which drives the wheels of the electric vehicle 100. The power converter 1 converts the DC voltage of the battery 2 into the driving power of the motor 8. The motor 8 is a three-phase AC motor. The power converter 1 boosts the DC voltage of the battery 2 and converts the boosted power into three-phase AC.

図1に示すように、電力変換器1は、昇圧回路としてコンバータ回路4を備えている。また、電力変換器1は、電力変換回路としてインバータ回路6を備えている。さらに、電力変換器1は、コンバータ回路4と、インバータ回路6と、を制御する制御器10と、を備えている。コンバータ回路4は、チョッパ型の双方向DC−DCコンバータの回路であり、バッテリ2の電圧を昇圧してインバータ回路6へ供給する。コンバータ回路4は、モータ8が発電した回生電力を(インバータ回路6が直流電力に変換した後に)、バッテリ2の電圧まで降圧することもできる。 As shown in FIG. 1, the power converter 1 includes a converter circuit 4 as a booster circuit. Further, the power converter 1 includes an inverter circuit 6 as a power conversion circuit. Further, the power converter 1 includes a converter circuit 4 and a controller 10 for controlling the inverter circuit 6. The converter circuit 4 is a chopper-type bidirectional DC-DC converter circuit that boosts the voltage of the battery 2 and supplies it to the inverter circuit 6. The converter circuit 4 can also step down the regenerated power generated by the motor 8 (after the inverter circuit 6 converts it to DC power) to the voltage of the battery 2.

図1に示すように、バッテリ2と、コンバータ回路4と、の間にはフィルタコンデンサ12が接続されている。コンバータ回路4と、インバータ回路6と、の間には平滑コンデンサ14が接続されている。 As shown in FIG. 1, a filter capacitor 12 is connected between the battery 2 and the converter circuit 4. A smoothing capacitor 14 is connected between the converter circuit 4 and the inverter circuit 6.

コンバータ回路4は、半導体モジュール30と、リアクトル20と、電流センサ22と、を備えている。半導体モジュール30は、バッテリ2の電圧を昇圧する複数の電圧スイッチング素子32、34の直列接続を備えている。半導体モジュール30の各電圧スイッチング素子32、34には、ダイオードが逆並列に接続されている。リアクトル20は、電源であるバッテリ2に接続される入力端子と、電圧スイッチング素子32、34を備えている半導体モジュール30と、の間に接続されている。電流センサ22は、リアクトル20と、半導体モジュール30と、の間に接続さており、リアクトル20に流れる電流を計測する。電流センサ22は、コンバータ回路4に流れる電流を計測する。図中の矢印破線は信号の流れを示している。電流センサ22の計測値は、制御器10に送られる。電流センサ22の計測値に基づいて、制御器10は、電圧スイッチング素子32、34を制御する。 The converter circuit 4 includes a semiconductor module 30, a reactor 20, and a current sensor 22. The semiconductor module 30 includes a series connection of a plurality of voltage switching elements 32 and 34 for boosting the voltage of the battery 2. Diodes are connected in antiparallel to each of the voltage switching elements 32 and 34 of the semiconductor module 30. The reactor 20 is connected between an input terminal connected to a battery 2 which is a power source and a semiconductor module 30 including voltage switching elements 32 and 34. The current sensor 22 is connected between the reactor 20 and the semiconductor module 30 and measures the current flowing through the reactor 20. The current sensor 22 measures the current flowing through the converter circuit 4. The dashed arrow in the figure shows the signal flow. The measured value of the current sensor 22 is sent to the controller 10. The controller 10 controls the voltage switching elements 32 and 34 based on the measured value of the current sensor 22.

先に述べたように、コンバータ回路4は双方向DC−DCコンバータである。コンバータ回路4の機能については、良く知られているため説明を省略する。 As described above, the converter circuit 4 is a bidirectional DC-DC converter. Since the function of the converter circuit 4 is well known, the description thereof will be omitted.

インバータ回路6について説明する。インバータ回路6は、コンバータ回路4によって昇圧された直流電力を、モータ8を駆動する交流電力に変換する。図1に示すように、インバータ回路6は、半導体モジュール40、50、60が並列に接続された回路構造を有している。半導体モジュール40は、昇圧回路(コンバータ回路4)の出力を走行用モータの駆動電力に変換する2個の変換スイッチング素子42、44の直列接続を備えている。半導体モジュール40の各変換スイッチング素子42、44には、ダイオードが逆並列に接続されている。半導体モジュール50、60についても、2個の変換スイッチング素子の直列接続(変換スイッチング素子52、54の直列接続、および、変換スイッチング素子62、64の直列接続)を備えているが、半導体モジュール40と同構造であるため説明は省略する。また、図1に示すように、インバータ回路6は、パワーケーブル18を介してモータ8に接続されている。インバータ回路6の出力は、パワーケーブル18を介してモータ8に送られる。また、インバータ回路6と、モータ8と、の間には、電流センサ16が接続されている。電流センサ16は、インバータ回路6がモータ8に送る三相交流のそれぞれを計測する。電流センサ16は、バッテリ2とモータ8の間を流れる電流を計測する。電流センサ16の計測値は、制御器10に送られる。電流センサ16の計測値に基づいて、制御器10は、インバータ回路6が備える複数の変換スイッチング素子42、44、52、54、62、64を制御する。なお、以下では、コンバータ回路4が備える複数の電圧スイッチング素子32、34をまとめて電圧スイッチング素子群と称する場合がある。また、インバータ回路6が備える複数の変換スイッチング素子42、44、52、54、62、64をまとめて変換スイッチング素子群と称する場合がある。 The inverter circuit 6 will be described. The inverter circuit 6 converts the DC power boosted by the converter circuit 4 into AC power that drives the motor 8. As shown in FIG. 1, the inverter circuit 6 has a circuit structure in which semiconductor modules 40, 50, and 60 are connected in parallel. The semiconductor module 40 includes a series connection of two conversion switching elements 42 and 44 that convert the output of the booster circuit (converter circuit 4) into the drive power of the traveling motor. Diodes are connected in antiparallel to each of the conversion switching elements 42 and 44 of the semiconductor module 40. The semiconductor modules 50 and 60 also include a series connection of two conversion switching elements (a series connection of the conversion switching elements 52 and 54 and a series connection of the conversion switching elements 62 and 64). Since it has the same structure, the description thereof will be omitted. Further, as shown in FIG. 1, the inverter circuit 6 is connected to the motor 8 via the power cable 18. The output of the inverter circuit 6 is sent to the motor 8 via the power cable 18. Further, a current sensor 16 is connected between the inverter circuit 6 and the motor 8. The current sensor 16 measures each of the three-phase alternating currents sent by the inverter circuit 6 to the motor 8. The current sensor 16 measures the current flowing between the battery 2 and the motor 8. The measured value of the current sensor 16 is sent to the controller 10. Based on the measured value of the current sensor 16, the controller 10 controls a plurality of conversion switching elements 42, 44, 52, 54, 62, 64 included in the inverter circuit 6. In the following, a plurality of voltage switching elements 32 and 34 included in the converter circuit 4 may be collectively referred to as a voltage switching element group. Further, a plurality of conversion switching elements 42, 44, 52, 54, 62, 64 included in the inverter circuit 6 may be collectively referred to as a conversion switching element group.

上述した各スイッチング素子は、電力変換用のトランジスタ(パワートランジスタ)である。各スイッチング素子は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。 Each of the above-mentioned switching elements is a transistor (power transistor) for power conversion. Each switching element is, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

次に、図2及び図3を参照して実施例の電力変換器1のハードウエア構成について説明する。図2に、電力変換器1の側面図を示す。電力変換器1のケース70は、アッパーカバー72、アッパーケース74、ロアケース76に分割されている。アッパーケース74は、上下が開口しており、上側の開口がアッパーカバー72で塞がれ、下側の開口はロアケース76で塞がれる。アッパーカバー72は複数のボルト80でアッパーケース74に取り付けられる。ロアケース76は、複数のボルト82でアッパーケース74に取り付けられる。ロアケース76には、モータ8から延びるパワーケーブル18(図1参照)のコネクタ(不図示)が接続されるコネクタ孔79が設けられている。パワーケーブル18のコネクタに接続される3本の接続バスバ18aがコネクタ孔79に面している。コネクタ孔79は、ロアケース76の側面に設けられている。 Next, the hardware configuration of the power converter 1 of the embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows a side view of the power converter 1. The case 70 of the power converter 1 is divided into an upper cover 72, an upper case 74, and a lower case 76. The upper case 74 has upper and lower openings, the upper opening is closed by the upper cover 72, and the lower opening is closed by the lower case 76. The upper cover 72 is attached to the upper case 74 with a plurality of bolts 80. The lower case 76 is attached to the upper case 74 with a plurality of bolts 82. The lower case 76 is provided with a connector hole 79 to which a connector (not shown) of the power cable 18 (see FIG. 1) extending from the motor 8 is connected. Three connection bus bars 18a connected to the connector of the power cable 18 face the connector hole 79. The connector hole 79 is provided on the side surface of the lower case 76.

図3を参照して電力変換器1の内部構造について説明する。図3は、図2の線III−IIIに沿った電力変換器1の断面図である。電力変換器1の上部には、制御器10が配置されている。制御器10は、回路基板である。制御器10は、アッパーケース74の中板の上に固定されている。図1のフィルタコンデンサ12及び平滑コンデンサ14は、コンデンサモジュール24に内蔵されている。図3に示すように、コンデンサモジュール24は、電力変換器1のケース70のY軸方向負側(すなわち、図面左側)に配置されている。電力変換器1が備えている複数の半導体モジュール30、40、50、60(図1参照)は、積層ユニット46に内蔵されている。積層ユニット46は、2個のスイッチング素子を樹脂で封止した複数の半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却する冷却器と、を積層することで構成されている。積層ユニット46の下側には、Z軸方向に延びている3本の端子が設けられている。最も左側に位置する端子は、正極端子46aである。正極端子46aは、コンデンサモジュール24と正極バスバ47で接続されている。中央に位置する端子は、負極端子46bである。負極端子46bは、コンデンサモジュール24と負極バスバ48で接続されている。最も右側に位置する端子は、中点端子46cである。図3に示すように、中点端子46cは、出力バスバ49を介して接続バスバ18aと接続されている。先に述べたように、接続バスバ18aは、図1に示したモータ8と、パワーケーブル18を介して接続される。すなわち、インバータ回路6の出力は、接続バスバ18a及びパワーケーブル18を介してモータ8に送られる。なお、図1に示すように、パワーケーブル18は、3本のケーブルから構成されている。そのため、パワーケーブル18に接続される接続バスバ18aも、図2に示すように、3本のバスバから構成されている。ここでは、接続バスバ18aのうちの1本のバスバについて説明するが、他の2本のバスバについても同様である。 The internal structure of the power converter 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the power converter 1 along lines III-III of FIG. A controller 10 is arranged above the power converter 1. The controller 10 is a circuit board. The controller 10 is fixed on the middle plate of the upper case 74. The filter capacitor 12 and the smoothing capacitor 14 of FIG. 1 are built in the capacitor module 24. As shown in FIG. 3, the capacitor module 24 is arranged on the negative side in the Y-axis direction (that is, the left side of the drawing) of the case 70 of the power converter 1. A plurality of semiconductor modules 30, 40, 50, 60 (see FIG. 1) included in the power converter 1 are built in the stacking unit 46. The stacking unit 46 is configured by laminating a plurality of semiconductor modules in which two switching elements are sealed with a resin and a cooler for cooling the semiconductor modules. On the lower side of the stacking unit 46, three terminals extending in the Z-axis direction are provided. The terminal located on the leftmost side is the positive electrode terminal 46a. The positive electrode terminal 46a is connected to the capacitor module 24 by a positive electrode bus bar 47. The terminal located at the center is the negative electrode terminal 46b. The negative electrode terminal 46b is connected to the capacitor module 24 by a negative electrode bus bar 48. The terminal located on the far right is the midpoint terminal 46c. As shown in FIG. 3, the midpoint terminal 46c is connected to the connection bus bar 18a via the output bus bar 49. As described above, the connection bus bar 18a is connected to the motor 8 shown in FIG. 1 via the power cable 18. That is, the output of the inverter circuit 6 is sent to the motor 8 via the connection bus bar 18a and the power cable 18. As shown in FIG. 1, the power cable 18 is composed of three cables. Therefore, the connection bus bar 18a connected to the power cable 18 is also composed of three bus bars as shown in FIG. Here, one bus bar of the connecting bus bars 18a will be described, but the same applies to the other two bus bars.

図3に示すように、接続バスバ18aは、端子台17を貫通してコネクタ孔79に向かって延びている。先に述べたように、接続バスバ18aは、コネクタ孔79を介してパワーケーブル18と接続される。端子台17の内部には、電流センサ16が設けられている。図3の右側に、Y軸方向正側から見たときの電流センサ16の形状を示す。電流センサ16は、接続バスバ18aを囲むリングコア16aと、リングコア16aのギャップに配置されるホール素子16bと、を備えている。リングコア16aは磁性体で作られている。リングコア16aは、接続バスバ18aを流れる電流が発生する磁束を集める。ホール素子16bは、リングコア16aを通る磁束を計測する。電流センサ16は、リングコアを通る磁束から接続バスバ18aを流れる電流値を得ることができる。電流センサ16は、接続バスバ18aの電流に起因して生じる磁束からホール効果を利用して電流の計測値を得るホール素子方式である。電流センサ16は、制御器10に接続されている。電流センサ16が計測した計測値に基づいて、制御器10は、図1に示すコンバータ回路4及びインバータ回路6が備えている複数のスイッチング素子を制御する。なお、図1に示す電流センサ22も、電流センサ16と同様にリングコアと、ホール素子と、を備えるホール素子方式の電流センサである。 As shown in FIG. 3, the connection bus bar 18a penetrates the terminal block 17 and extends toward the connector hole 79. As described above, the connection bus bar 18a is connected to the power cable 18 via the connector hole 79. A current sensor 16 is provided inside the terminal block 17. The shape of the current sensor 16 when viewed from the positive side in the Y-axis direction is shown on the right side of FIG. The current sensor 16 includes a ring core 16a that surrounds the connection bus bar 18a, and a Hall element 16b that is arranged in the gap of the ring core 16a. The ring core 16a is made of a magnetic material. The ring core 16a collects the magnetic flux generated by the current flowing through the connecting bus bar 18a. The Hall element 16b measures the magnetic flux passing through the ring core 16a. The current sensor 16 can obtain the current value flowing through the connecting bus bar 18a from the magnetic flux passing through the ring core. The current sensor 16 is a Hall element system that obtains a measured value of the current by utilizing the Hall effect from the magnetic flux generated by the current of the connecting bus bar 18a. The current sensor 16 is connected to the controller 10. Based on the measured value measured by the current sensor 16, the controller 10 controls a plurality of switching elements included in the converter circuit 4 and the inverter circuit 6 shown in FIG. The current sensor 22 shown in FIG. 1 is also a Hall element type current sensor including a ring core and a Hall element, similarly to the current sensor 16.

ここで、ホール素子16bは、リングコア16aを通る磁束を計測するために抵抗値を有している。この抵抗値によってホール素子16bが出力する磁束の強さが変化する。ホール素子16bの抵抗値は、例えば温度特性によって変化する。すなわち、ホール素子16bを備えている電流センサ16には、温度特性によりゼロ点(原点)のずれが生じるおそれがある。このホール素子16bの原点のずれを修正するために、制御器10は、電流センサ16の計測値に基づいて原点を補正する。しかしながら、電流センサ16の計測値が誤っている場合、制御器10は、正確に原点のずれを修正することができない。電流センサ16の計測値の誤差が大きい場合には、電流センサ16の計測値に基づいて補正した原点が、補正前の原点に対して、よりずれた原点となるおそれがある。 Here, the Hall element 16b has a resistance value for measuring the magnetic flux passing through the ring core 16a. The strength of the magnetic flux output by the Hall element 16b changes depending on this resistance value. The resistance value of the Hall element 16b changes, for example, depending on the temperature characteristics. That is, the current sensor 16 provided with the Hall element 16b may have a deviation of the zero point (origin) due to the temperature characteristics. In order to correct the deviation of the origin of the Hall element 16b, the controller 10 corrects the origin based on the measured value of the current sensor 16. However, if the measured value of the current sensor 16 is incorrect, the controller 10 cannot accurately correct the deviation of the origin. When the error of the measured value of the current sensor 16 is large, the origin corrected based on the measured value of the current sensor 16 may be a more deviated origin from the origin before the correction.

また、図3に示すように、電力変換器1の底面には、リアクトル20が配置されている。よく知られているため詳細は省略するが、リアクトル20は、平角線をエッジワイズに巻回したコイルに、磁性体で形成されているリング状のコアの一部を挿通させたものである。リアクトル20は、コイルに流れる電流を磁気エネルギーに変換する。このため、リアクトル20のコイルに電流が流れると、リアクトル20の周辺には強い磁場が発生する。図3に示すように、リアクトル20は、電流センサ16の近傍に配置されている。先に述べたように、電流センサ16は、ホール素子16bが磁束から接続バスバ18aに流れる電流を計測する。このため、リアクトル20に電流が流れている最中に電流センサ16が計測した値に基づいて補正した原点は、リアクトル20から発生した強い磁場の影響によって、より大きな誤差を含んでいるおそれがある。 Further, as shown in FIG. 3, a reactor 20 is arranged on the bottom surface of the power converter 1. Although details are omitted because it is well known, the reactor 20 is a coil in which a flat wire is wound edgewise, and a part of a ring-shaped core made of a magnetic material is inserted through the coil. The reactor 20 converts the current flowing through the coil into magnetic energy. Therefore, when a current flows through the coil of the reactor 20, a strong magnetic field is generated around the reactor 20. As shown in FIG. 3, the reactor 20 is arranged in the vicinity of the current sensor 16. As described above, the current sensor 16 measures the current that the Hall element 16b flows from the magnetic flux to the connection bus bar 18a. Therefore, the origin corrected based on the value measured by the current sensor 16 while the current is flowing through the reactor 20 may include a larger error due to the influence of the strong magnetic field generated from the reactor 20. ..

以下、電流センサ16(図1参照)の原点をより正確に補正するために、制御器10が実行する処理について、図4を参照して説明する。制御器10は、まず初めに原点補正が必要かを判定する(ステップS2)。図示は省略したが、電力変換器1は、電流センサの他にも、温度センサ、電圧センサ、モータ8(図1参照)の回転数センサ等を備えている。例えば温度変化が激しい場合には、先に述べたように、電流センサのホール素子の抵抗値に影響がある可能性が高い。このため、制御器10は、例えば温度センサの温度が所定値を超えた場合に、原点補正が必要だと判定する(ステップS2:YES)。また、温度等の条件で原点補正が必要でないと判定された場合(ステップS2:NO)には、制御器10は、原点補正を所定時間以上実行していないかを判定する(ステップS4)。これにより、温度等の条件で原点補正が必要でない場合であっても、制御器10は、所定時間内に原点補正を実行することができる。所定時間は、例えば温度センサが計測する温度変化等によって設定されてもよい。 Hereinafter, the process executed by the controller 10 in order to more accurately correct the origin of the current sensor 16 (see FIG. 1) will be described with reference to FIG. The controller 10 first determines whether origin correction is necessary (step S2). Although not shown, the power converter 1 includes a temperature sensor, a voltage sensor, a rotation speed sensor of the motor 8 (see FIG. 1), and the like, in addition to the current sensor. For example, when the temperature changes drastically, as described above, there is a high possibility that the resistance value of the Hall element of the current sensor is affected. Therefore, the controller 10 determines that the origin correction is necessary when, for example, the temperature of the temperature sensor exceeds a predetermined value (step S2: YES). When it is determined that the origin correction is not necessary due to conditions such as temperature (step S2: NO), the controller 10 determines whether the origin correction has been executed for a predetermined time or longer (step S4). As a result, the controller 10 can execute the origin correction within a predetermined time even when the origin correction is not necessary due to conditions such as temperature. The predetermined time may be set by, for example, a temperature change measured by a temperature sensor.

温度等の条件から原点補正が必要と判定された場合(ステップS2:YES)または、原点補正を所定時間以上実行していない場合(ステップS4:YES)には、制御器10は、図1に示す変換スイッチング素子群がオフされているかを判定する(ステップS6)。変換スイッチング素子群がオンされている場合(ステップS6:NO)には、電流センサ16(図1参照)に電流が流れている可能性が高いため、制御器10は原点補正を行わずに処理を終了する。変換スイッチング素子群がオフされている場合(ステップS6:YES)には、制御器10は、電圧スイッチング素子群がオフされているかを判定する(ステップS8)。 When it is determined that the origin correction is necessary based on the conditions such as temperature (step S2: YES), or when the origin correction is not executed for a predetermined time or longer (step S4: YES), the controller 10 is shown in FIG. It is determined whether or not the indicated conversion switching element group is turned off (step S6). When the conversion switching element group is turned on (step S6: NO), there is a high possibility that a current is flowing through the current sensor 16 (see FIG. 1), so the controller 10 processes without origin correction. To finish. When the conversion switching element group is turned off (step S6: YES), the controller 10 determines whether the voltage switching element group is turned off (step S8).

電圧スイッチング素子群がオフされている場合(ステップS8:YES)には、図1に示す電流センサ16の検知した電流値に基づいて原点を補正する(ステップS14)。具体的には、制御器10は、変換スイッチング素子群と、電圧スイッチング素子群と、がオフされているときの電流センサ16の計測値を、電流センサ16のゼロ点(原点)に置換する。変換スイッチング素子群と、電圧スイッチング素子群と、がオフされているときは、電流センサ16には電流が流れていない。すなわち、この場合に、電流センサ16には電流が流れていないことが保証される。また、変換スイッチング素子群と、電圧スイッチング素子群と、がオフされているときは、リアクトル20に電流が流れていない。そのため、電流センサ16がリアクトル20から発生する磁場の影響を受けることがない。このように、変換スイッチング素子群と、電圧スイッチング素子群と、がオフされているときの電流センサ16の計測値に基づいて原点を補正することで、制御器10は、正確に電流センサ16の原点を補正することができる。 When the voltage switching element group is turned off (step S8: YES), the origin is corrected based on the current value detected by the current sensor 16 shown in FIG. 1 (step S14). Specifically, the controller 10 replaces the measured value of the current sensor 16 when the conversion switching element group and the voltage switching element group are off with the zero point (origin) of the current sensor 16. When the conversion switching element group and the voltage switching element group are turned off, no current is flowing through the current sensor 16. That is, in this case, it is guaranteed that no current is flowing through the current sensor 16. Further, when the conversion switching element group and the voltage switching element group are turned off, no current is flowing through the reactor 20. Therefore, the current sensor 16 is not affected by the magnetic field generated from the reactor 20. In this way, by correcting the origin based on the measured value of the current sensor 16 when the conversion switching element group and the voltage switching element group are turned off, the controller 10 accurately determines the current sensor 16. The origin can be corrected.

さらに、電圧スイッチング素子群がオンされている場合(ステップS8:NO)には、制御器10は、電圧スイッチング素子群をオフすることができるかを判定する(ステップS10)。図示は省略したが、制御器10は、例えばモータ8の回転数が所定値以下の場合に、電圧スイッチング素子群をオフすることができると判定する。電力変換器1が力行を行っている場合には、電圧スイッチング素子群で昇圧を行う必要がないと判定できる場合に、制御器10は、電圧スイッチング素子群をオフする(ステップS12)。一例としては、電気自動車100のシフトレバーのポジションがニュートラルであり、かつ、モータ8の回転数から取得される車速が低い場合等である。また、電力変換器1が回生を行っている場合には、回生電流が所定値以下であり、電圧スイッチング素子群をオフにしても逆起電圧によって変換スイッチング素子群に影響がないと判定できる場合に、制御器10は、電圧スイッチング素子群をオフする(ステップS12)。このように、実施例の電力変換器1が備える制御器10は、所定の条件時に電圧スイッチング素子群をオフすることで、原点補正の実行回数を増加させることができる。その結果、電流センサ16の精度が向上する。 Further, when the voltage switching element group is turned on (step S8: NO), the controller 10 determines whether the voltage switching element group can be turned off (step S10). Although not shown, the controller 10 determines that the voltage switching element group can be turned off, for example, when the rotation speed of the motor 8 is equal to or less than a predetermined value. When the power converter 1 is power running, the controller 10 turns off the voltage switching element group when it can be determined that the voltage switching element group does not need to boost the voltage (step S12). One example is the case where the position of the shift lever of the electric vehicle 100 is neutral and the vehicle speed obtained from the rotation speed of the motor 8 is low. Further, when the power converter 1 is regenerating, the regenerating current is equal to or less than a predetermined value, and it can be determined that the countercurrent voltage does not affect the conversion switching element group even if the voltage switching element group is turned off. In addition, the controller 10 turns off the voltage switching element group (step S12). As described above, the controller 10 included in the power converter 1 of the embodiment can increase the number of times the origin correction is executed by turning off the voltage switching element group under a predetermined condition. As a result, the accuracy of the current sensor 16 is improved.

実施例の留意点を以下に述べる。先に述べたように、実施例の電力変換器1が備える複数のスイッチング素子は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であるが、他のトランジスタ、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)であってもよい。また、実施例の電力変換器1が備えるコンバータ回路4は、2個の電圧スイッチング素子32、34を備えているが、図1の高電位側のスイッチング素子(上スイッチング素子)32は、必須の構成要素ではない。その場合、コンバータ回路、はDC−DCコンバータとなる。また、実施例の電力変換器1は電気自動車100に搭載されているが、エンジンを備えるハイブリッド車に搭載されてもよい。その場合には、エンジンを動作させるための別のインバータ回路を備えてもよい。 The points to be noted in the examples are described below. As described above, the plurality of switching elements included in the power converter 1 of the embodiment are IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), but other transistors, for example, MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors). You may. Further, the converter circuit 4 included in the power converter 1 of the embodiment includes two voltage switching elements 32 and 34, but the switching element (upper switching element) 32 on the high potential side in FIG. 1 is indispensable. Not a component. In that case, the converter circuit becomes a DC-DC converter. Further, although the power converter 1 of the embodiment is mounted on the electric vehicle 100, it may be mounted on a hybrid vehicle including an engine. In that case, another inverter circuit for operating the engine may be provided.

また、実施例の電力変換器1が備える制御器10は、原点を補正するために、変換スイッチング素子群と、電圧スイッチング素子群と、がオフされているときの電流センサ16の計測値を、電流センサ16のゼロ点(原点)に置換している。しかしながら、本明細書が開示する技術は、これに限定されない。例えば、制御器10は、変換スイッチング素子群と、電圧スイッチング素子群と、がオフされているときの電流センサ16の計測値と、原点(すなわち、ゼロ)との差分からオフセット値を特定してもよい。その場合、制御器10は、オフセット値特定後の電流センサ16の計測値にオフセット値を加算することで、原点を補正することができる。 Further, the controller 10 included in the power converter 1 of the embodiment measures the measured value of the current sensor 16 when the conversion switching element group and the voltage switching element group are turned off in order to correct the origin. It is replaced with the zero point (origin) of the current sensor 16. However, the techniques disclosed herein are not limited to this. For example, the controller 10 specifies an offset value from the difference between the measured value of the current sensor 16 when the conversion switching element group and the voltage switching element group are off and the origin (that is, zero). May be good. In that case, the controller 10 can correct the origin by adding the offset value to the measured value of the current sensor 16 after the offset value is specified.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. The technical elements described herein or in the drawings exhibit their technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques illustrated in the present specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.

1:電力変換器
2:バッテリ
4:コンバータ回路
6:インバータ回路
8:モータ
10:制御器
12:フィルタコンデンサ
14:平滑コンデンサ
16、22:電流センサ
16a:リングコア
16b:ホール素子
17:端子台
18:パワーケーブル
18a:接続バスバ
20:リアクトル
24:コンデンサモジュール
30、40、50、60:半導体モジュール
32、34:電圧スイッチング素子
42、44、52、54、62、64:変換スイッチング素子
46:積層ユニット
46a:正極端子
46b:負極端子
46c:中点端子
47:正極バスバ
48:負極バスバ
49:出力バスバ
70:ケース
72:アッパーカバー
74:アッパーケース
76:ロアケース
79:コネクタ孔
80、82:ボルト
100:電気自動車
1: Power converter 2: Battery 4: Converter circuit 6: Inverter circuit 8: Motor 10: Controller 12: Filter capacitor 14: Smoothing capacitor 16, 22: Current sensor 16a: Ring core 16b: Hall element 17: Terminal block 18: Power cable 18a: Connection bus 20: Reactor 24: Capacitor module 30, 40, 50, 60: Semiconductor module 32, 34: Voltage switching element 42, 44, 52, 54, 62, 64: Conversion switching element 46: Stacking unit 46a : Positive terminal 46b: Negative terminal 46c: Midpoint terminal 47: Positive positive bus 48: Negative negative bus 49: Output bus 70: Case 72: Upper cover 74: Upper case 76: Lower case 79: Connector hole 80, 82: Bolt 100: Electricity Car

Claims (2)

電源の電圧を昇圧する第1スイッチング素子を有している昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力を走行用モータの駆動電力に変換する第2スイッチング素子を有している電力変換回路と、
前記電源と前記走行用モータの間を流れる電流を計測する電流センサと、
前記電流センサの計測値に基づいて、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子を制御する制御器と、
を備えており、
前記制御器は、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子をともにオフするとともにそのときの前記電流センサの計測値に基づいて前記電流センサのゼロ点を補正する、電力変換器。
A booster circuit with a first switching element that boosts the voltage of the power supply,
A power conversion circuit having a second switching element that converts the output of the booster circuit into the drive power of the traveling motor, and
A current sensor that measures the current flowing between the power supply and the traveling motor, and
A controller that controls the first switching element and the second switching element based on the measured values of the current sensor, and
Is equipped with
The controller is a power converter that turns off both the first switching element and the second switching element and corrects the zero point of the current sensor based on the measured value of the current sensor at that time.
前記昇圧回路は、前記電源に接続される入力端子と前記第1スイッチング素子の間に接続されているリアクトルを備えており、
前記電流センサは、計測対象の電流に起因して生じる磁束から、ホール効果を利用して電流の計測値を得るホール素子方式である、
請求項1に記載の電力変換器。
The booster circuit includes a reactor connected between an input terminal connected to the power supply and the first switching element.
The current sensor is a Hall element system that obtains a measured value of current by utilizing the Hall effect from the magnetic flux generated due to the current to be measured.
The power converter according to claim 1.
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